Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Подражая телу
- Реакционные компоненты ПЦР
- Роль хлорида магния
- Эффекты обильного магния
- Эффекты дефицитного магния
Когда следователь на месте преступления или врач получает образец ДНК, часто не хватает ДНК для ее правильного анализа. Чтобы смоделировать процесс репликации ДНК собственного тела, ученые разработали процесс, называемый ПЦР, который может действовать как аппарат Xerox и делать копию за копией образца ДНК. Есть много компонентов реакции ПЦР, и хлорид магния является одним из наиболее важных.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Магний действует как катализатор в реакции ПЦР - фермент, необходимый для репликации ДНК, нуждается в магнии, и реакция ПЦР не будет работать без магния в смеси.
Подражая телу
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была разработана для того, чтобы имитировать природный способ репликации ДНК. ДНК представляет собой повторяющуюся последовательность нуклеотидов, и каждый нуклеотид содержит три части. Основа ДНК представляет собой повторяющуюся единицу сахара и фосфата, и к каждому сахару прикреплено азотистое основание. Есть четыре азотистых основания; гуанин, цитозин, аденин и тимин. ДНК состоит из двух нитей фосфата сахара, идущих параллельно друг другу с двумя азотистыми основаниями, соединяющимися между каждыми двумя сахарами. Когда ДНК размножается в организме, фермент, называемый геликазой, разрывает связи между азотистыми основаниями. Второй фермент, ДНК-полимераза, присоединяет новые нуклеотиды вместо старых. Наконец, третий фермент под названием ДНК-лигаза снова объединяет новые молекулы.
Реакционные компоненты ПЦР
Несколько изменений должны быть сделаны, чтобы воспроизвести ДНК в лабораторной реакции. Вместо геликазы реакция ПЦР просто использует тепло для разрыва связей между азотистыми основаниями. ДНК-полимераза человека недостаточно стабильна, чтобы выдерживать эти температуры. Вместо него используется аналогичная молекула, называемая Taq-полимеразой, или термостабильной полимеразой, поскольку она может выдерживать тепловые требования ПЦР. Кроме того, реакция ПЦР требует свободных нуклеотидов, буфера и магния.
Роль хлорида магния
Хлорид магния является предпочтительным методом добавления магния в эксперимент ПЦР. Термостабильная полимераза требует присутствия магния в качестве кофактора во время процесса реакции. Его роль аналогична роли катализатора: магний фактически не расходуется в реакции, но реакция не может протекать без присутствия магния.
Эффекты обильного магния
Чем больше магния добавляется в реакцию ПЦР, тем быстрее протекает реакция. Однако это не обязательно хорошая вещь. Если присутствует слишком много магния, ДНК-полимераза будет работать слишком быстро и часто допускает ошибки в процессе копирования. Это приведет к образованию множества различных нитей ДНК, которые не обязательно представляют оригинальный образец, который был предоставлен.
Эффекты дефицитного магния
Если в реакции количество магния ограничено, оно не пойдет так быстро, как следовало бы вообще. Вы можете попытаться выполнить ПЦР с 40 циклами, но не получите желаемого количества копий. Каждый цикл ПЦР экспоненциально удваивает количество ДНК в пробирке. Поэтому, когда вы начинаете с небольшой суммы, в итоге вы получите многократную первоначальную сумму. Если не хватает магния, часть ДНК-полимеразы не будет активирована и не будет работать. Тем не менее, жара разобьет ДНК, которая уже присутствует, и она не будет присоединена. Таким образом, весь эксперимент может быть разрушен, если недостаточно магния.